Жизнь — производная Космоса, Земли и океана
Жизнь на Земле возникла в приливно-отливной зоне на стыке моря и суши в ходе эволюции органического вещества под воздействием космических ионизирующих излучений, в холодных, близких к промерзанию условиях. Холодная среда, а также мощные лунные приливы и выположенные ландшафты способствовали концентр...
Saved in:
| Published in: | Геология и полезные ископаемые Мирового океана |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Відділення морської геології та осадочного рудоутворення НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99501 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Жизнь — производная Космоса, Земли и океана / В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. — 2013. — № 2. — С. 5-29. — Бібліогр.: 51 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859988216452481024 |
|---|---|
| author | Шестопалов, В.М. Макаренко, А.Н. |
| author_facet | Шестопалов, В.М. Макаренко, А.Н. |
| citation_txt | Жизнь — производная Космоса, Земли и океана / В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. — 2013. — № 2. — С. 5-29. — Бібліогр.: 51 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геология и полезные ископаемые Мирового океана |
| description | Жизнь на Земле возникла в приливно-отливной зоне на стыке моря и суши в ходе эволюции органического вещества под воздействием космических ионизирующих излучений, в холодных, близких к промерзанию условиях. Холодная среда, а также мощные лунные приливы и выположенные ландшафты способствовали концентрации органики в пределах приливно-отливной зоны (латерали) первичного океана. Источниками органического вещества могли быть вулканические извержения и выпадение (аккреция) межпланетной пыли. Интенсивность ионизирующих излучений, поступление органики и ряд других факторов имели максимумы, примерно соответствующие времени 3,8—4,1 млрд лет назад, что соответствует также и биологическим данным о времени зарождения жизни. По-видимому, существовала особая эпоха максимальной вероятности возникновения жизни, когда способствующие этому факторы действовали с максимальной силой. Это относится как к Земле, так и, возможно (в более широком временном диапазоне), к другим местам во Вселенной.
Життя на Землі виникло в припливно-відливній зоні на стику моря та суходолу при еволюції органічної речовини під впливом космічних іонізуючих випромінювань, у холодних, близьких до промерзання умовах. Холодне середовище, а також потужні місячні припливи та виположені ландшафти сприяли концентрації органіки в межах припливно-відпливної зони (латералі) первинного океану. Джерелами органічної речовини могли бути вулканічні виверження і випадіння (акреція) міжпланетного пилу. Інтенсивність іонізуючих випромінювань, надходження органіки і ряд інших факторів мали максимуми, приблизно відповідні часу 3,8—4,1 млрд років тому, що відповідає також і біологічним даним про час зародження життя. Існувала особлива епоха максимальної ймовірності виникнення життя, коли чинники, які цьому сприяли, діяли з максимальною силою. Це відноситься як до Землі, так і, можливо, інших місць у Всесвіті.
Life on the Earth arose in the intertidal region at the junction of land and sea during evolution of organic substance under the influence of cosmic ionizing radiation, in cold conditions close to freezing. Cold environment, as well as strong lunar tides and gentle landscapes contributed to concentration of organics within the intertidal zone (the lateral) of the primary ocean. Volcanic eruptions and deposition (accretion) of interplanetary dust could serve as the sources of organic substance. The intensity maxima of ionizing radiation, organic revenues and other factors supposedly took place 3.8—4.1 billion years ago that also corresponds to the biological data on life birth. Apparently, there existed a special epoch with maximum probability of life appearance, when the facilitating factors affected with the utmost force. This refers both to the Earth and possibly other locations in the Universe.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:29:44Z |
| format | Article |
| fulltext |
5
К 150�летию со дня рождения
В.И. Вернадского
УДК 550.7
В.М. ШЕСТОПАЛОВ, А.Н. МАКАРЕНКО
Научно$инженерный центр радиогидрогеоэкологических
полигонных исследований НАНУ, Киев
ЖИЗНЬ — ПРОИЗВОДНАЯ КОСМОСА,
ЗЕМЛИ И ОКЕАНА
Жизнь на Земле возникла в приливно�отливной зоне на стыке моря и суши в хо�
де эволюции органического вещества под воздействием космических ионизиру�
ющих излучений, в холодных, близких к промерзанию условиях. Холодная среда, а
также мощные лунные приливы и выположенные ландшафты способствовали
концентрации органики в пределах приливно�отливной зоны (латерали) первич�
ного океана. Источниками органического вещества могли быть вулканические
извержения и выпадение (аккреция) межпланетной пыли. Интенсивность ио�
низирующих излучений, поступление органики и ряд других факторов имели
максимумы, примерно соответствующие времени 3,8—4,1 млрд лет назад, что
соответствует также и биологическим данным о времени зарождения жизни.
По�видимому, существовала особая эпоха максимальной вероятности возник�
новения жизни, когда способствующие этому факторы действовали с макси�
мальной силой. Это относится как к Земле, так и, возможно (в более широком
временном диапазоне), к другим местам во Вселенной.
Ключевые слова: биогенез, внешние условия биогенеза, приливно�
радиационная гипотеза происхождения жизни
Введение
В. И. Вернадский, рассматривая проблемы происхождения жизни
в своем учении о биосфере [1, 2], указывал на то, что проблема на�
чала жизни есть прежде всего проблема создания соответствующей
© ШЕСТОПАЛОВ В.М., МАКАРЕНКО А.Н., 2013
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
Живое зародилось на границе моря и суши
из ила под воздействием небесного огня.
Анаксимандр
Твари Земли являются созданием
сложного космического процесса,
необходимой и закономерной частью
стройного космического механизма,
в котором, как мы знаем, нет случайности.
В.И. Вернадский
6 ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко
среды, особо обращая внимание на вероятную роль в биогенезе космического ве1
щества и космических излучений, трансформирующих это вещество, а также
водного фактора. В настоящей работе мы попытаемся развить эти его идеи в све1
те новых данных, накопившихся к настоящему времени.
Биосфера Земли является одним из ключевых факторов, оказывающих вли1
яние на геологические процессы, происходящие на поверхности нашей планеты.
В то же время и сама она является порождением процессов, происходивших в ок1
ружающей среде во время ее образования, в том числе и геологических. Также
Земля не является замкнутой системой и всегда была подвержена разнообразным
влияниям внешних сил. Развитие всех этих средообразующих процессов, при1
ведших, возможно, в конечном итоге к образованию жизни, имело свои особен1
ности в пространстве и времени. Мы их рассмотрим.
Нас будет интересовать промежуток времени начиная от образования Земли
и до 3,8 млрд лет назад, которому соответствует обнаружение древнейших следов
жизни на планете, прежде всего заключительная часть этого временного диапа1
зона. Древнейшие осадочные породы 3,81миллиардолетнего возраста содержат
углерод, обогащенный легким изотопом 12С по отношению к 13С в сравнении с
углеродом заведомо неорганической природы. Именно такие аномалии свой1
ственны живым организмам, и поэтому их принято рассматривать как следы
древнейшей клеточной жизни [3]. Анализ эволюции рибонуклеиновых кислот
(РНК), которые являются изначальной формой молекул наследственности, так1
же дает возраст генетического кода 3,8 ± 0,6 · 109 лет [4]. Очевидно, что геохими1
ческие данные и данные молекулярной биологии согласуются друг с другом от1
носительно времени появления жизни. Что же такого особенного происходило
тогда на Земле?
В данной работе мы попытаемся на основании, в первую очередь, геологи1
ческих данных реконструировать условия, в которых происходил биогенез, наме1
тить ключевые особенности среды, приведшие к нему, определить примерное
время и место зарождения жизни.
В каком месте на Земле возникла жизнь? Наша планета обладает рядом клю1
чевых особенностей, которые зачастую отсутствуют у других планет Солнечной
системы, и уже поэтому они могут иметь отношение к появлению жизни на ней
и могут служить в определенной мере указанием на место, время и основные
факторы, способствовавшие этому.
1.Земля — планета, на поверхности которой присутствует жидкая водная
оболочка. Для возникновения и функционирования жизни необходима жидкая
вода — совершенный растворитель с уникальными свойствами. Важная особен1
ность — вода хоть и преобладает, но не покрывает поверхность земного шара це1
ликом, оставляя место для суши.
2.Земля — планета, которой свойственна высокая внутренняя активность,
сопровождающаяся активной тектоникой, вулканизмом и дегазацией недр.
3.Практически доказано, что как гидросфера, так и атмосфера на Земле яв1
ляются продуктом дегазации недр (в отличие, например, от атмосфер планет1ги1
гантов). Отсюда, в частности, следует, что объем гидросферы в ходе эволюции
земного шара возрастал от практически нулевого до нынешнего своего значения.
То же можно сказать, с определенными поправками, о росте массы атмосферы.
7ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
Жизнь — производная Космоса, Земли и Океана
4. На рис. 1 и 2 приведены гипсографическая кривая и кривая частот встре1
чаемости высот и глубин. Гипсографическая кривая дает осредненный профиль
поверхности планеты. Кривая частоты встречаемости высот и глубин показывает
распространенность высот и глубин на ней. Видно четко выраженное бимодаль1
ное распределение.
Нижний максимум на кривой частоты встречаемости высот и глубин соотве1
тствует обширным пологим участкам дна ложа океана. Верхний максимум соот1
ветствует равнинным участкам материковой коры, выположенным активными
экзогенными процессами (денудацией и аккумуляцией осадков).
Наблюдаемый в настоящее время профиль поверхности с его бимодаль1
ностью частоты распространенности значений высот и глубин — следствие дли1
тельной эволюции земной коры.
Согласно теории тектоники плит континентальный сегмент коры имеет
вторичную природу, разрастаясь в зонах субдукции в ходе земной истории. Поэ1
тому столь же вторичен верхний, континентальный, пик в рассматриваемом
распределении. Относительно же нижнего, океанического, пика можно предпо1
ложить древнее его происхождение уже в самом начале истории Земли.
5. Очевидно (рис. 2), что существовала эпоха, относящаяся к самым ранним
этапам эволюции Земли, когда уровень оке1
ана соответствовал нижнему, «океаническо1
му» пику кривой встречаемости высот и
глубин. Этой эпохе соответствовала берего1
вая линия максимально возможной на то
время ширины и протяженности.
6. Вещество биосферы довольно не1
равномерно распределено в пространстве,
Рис. 1. Гипсографическая кривая для Земли — осредненный профиль поверхности планеты
(по оси ординат показаны интервалы высот и глубин, по оси абсцисс — отвечающие этим ин1
тервалам площади, величина каждой последующей, нижележащей площади суммируется с
предыдущей) [5]
Рис. 2. Кривая частоты встречаемости высот и глубин для Земли — дает поинтервальное (здесь —
через каждые 200 м) значение распространения каждой из высот и глубин в отдельности [5]
8 ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко
концентрируясь к побережью как со
стороны моря, так и со стороны суши,
и образуя три отдельных сгущения
жизни — в поверхностном слое вод
морей и океанов, на их дне и на пове1
рхности суши.
Те же особенности пространствен1
ного распределения живого вещества,
в еще более ярко выраженном виде,
были свойственны древней биосфере.
Строматолиты, образованные наибо1
лее многочисленными древними скоп1
лениями клеток, найдены в породах,
образовавшихся исключительно на литорали древних морей, т.е. большую часть
времени своего существования, как минимум с 3,5 по 0,7 млрд лет тому назад,
большая часть вещества биосферы была сосредоточена на узкой полосе на стыке
моря и суши.
7. Земля — единственная планета Солнечной системы, обладающая спутни1
ком, сопоставимым по размерам с нею самою. Отношение массы Луны к массе
Земли велико по сравнению с аналогичными величинами для спутников других
планет. Причем масса Луны — достаточно велика, чтобы вызывать заметные
приливные явления в океане, и, в то же время, достаточно мала для того, чтобы
приливное торможение затормозило вращение Земли настолько, чтобы суточные
перепады температур выходили за пределы, допустимые для существования жиз1
ни. Луна также оказывает стабилизирующее воздействие на ось вращения Земли,
обеспечивая тем самым благоприятные климатические условия для развития
жизни. Моделирование, выполненное для Земли, показывает, что угол наклона
ее оси вращения без Луны изменялся бы в больших пределах — от 0 до 85° [6].
Отмеченные особенности нашей планеты и распределения жизни на ней
позволяют предположить, что жизнь возникла там же, где затем и пребывала
большую часть времени — в приливно1отливной (латеральной) зоне, на стыке
трех стихий — суши, моря и воздуха (рис. 3), а не где1то в глубинах океана, в го1
рячих источниках, в облачных каплях, в космосе или где1либо еще, как это зачас1
тую предполагается.
Определенный намек на образование жизни в латеральной зоне содержится в
элементном составе живого вещества. Известно, что обогащенность биосферы
микроэлементами примерно соответствует обогащенности ими морской воды, что
обычно используется в качестве доказательства океанического происхождения
жизни. В то же время в отношении макроэлементов — углерода, азота, серы, — ко1
торые являются основным строительным материалом живой материи, био1сфера
обогащена относительно морской воды на несколько порядков и более близка к
предполагаемому составу древней атмосферы. Исходя из этого обстоятельства выс1
казывалось предположение о зарождении жизни в тонком слое воды на поверхнос1
ти океана [7]. Однако обогащенность растворенными газами еще более высока в
тонком слое воды приливно1отливной зоны, поскольку она там не размешивается
водой из обедненных газами подстилающих слоев океанских глубин.
Рис. 3. Возникновение и распространение жиз1
ни на стыке геосфер
9ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
Жизнь — производная Космоса, Земли и Океана
Таким образом можно предположить, что жизнь возникла в пределах океа1
нического ложа, на берегах частично заполнившего его океана, может быть, в
эпоху, когда океаническая береговая линия была максимально протяженной (со1
ответствовала нижнему максимуму на кривой частот встречаемости высот и глу1
бин). Почему именно там? Какие условия этому сопутствовали?
Условия окружающей среды, в которых происходил биогенез. Солнечное элект�
ромагнитное излучение. Ионизирующие излучения различной природы (как
электромагнитное, так и корпускулярные) давно признаны в качестве одного из
важных мутагенных факторов, способных трансформировать молекулы наслед1
ственности, и, таким образом, приводить к их эволюционированию. Интересно
в связи с этим рассмотреть, каков был радиационный фон на поверхности Земли
на начальных этапах ее развития.
События на ранней Земле происходили на фоне сверхактивного раннего
Солнца [8]: интенсивность потоков солнечного ветра превышала современную в
100—10000 раз, а интенсивность жестких электромагнитных излучений — в 10—
1000 раз (в том числе в ультрафиолетовом диапазоне в 10 раз; в жестком ультра1
фиолетовом — в 100 раз; в рентгеновском — в 1000 раз). Причиной этого был вы1
сокий уровень магнитной активности, вызванной быстрым вращением (в 10 раз
быстрее, чем сейчас) и относительно низкой температурой раннего Солнца (~70 %
от нынешней).
Есть важное биохимическое свидетельство присутствия мощных потоков ио1
низирующих излучений (в частности ультрафиолетового излучения Солнца) на
стадии биогенеза, так и их важной роли в зарождении жизни.
Группа биофизиков из Оснабрюкского университета (Германия) разработала
компьютерную модель, воспроизводящую эффекты, оказываемые ультрафиоле1
товым излучением на устойчивость различных органических соединений [9].
Результаты исследований показали особую устойчивость к ультрафиолету азо1
тистых оснований РНК — цитозина, гуанина, аденина и урацила. Именно эта ус1
тойчивость «кирпичиков» обеспечивает устойчивость нуклеотидных звеньев во
всей цепочке РНК. То есть молекулы нуклеиновых кислот попросту оказались
победителями в естественном отборе возможных носителей кода на устойчивость
к ультрафиолету. Отсюда, в частности, следует важнейшая роль ультрафиолетово1
го излучения в числе факторов, обеспечивших появление генетического кода
(т.е., фактически, жизни) в известной нам форме нуклеиновых кислот, а не ка1
ких1нибудь иных соединений.
В работе [10] уже экспериментально было показано, что в смеси органичес1
ких веществ, в которой идут реакции синтеза нуклеозидов и нуклеотидов, обра1
зуются самые разнообразные их варианты, как те, которые используются живы1
ми существами, так и «неправильные», не встречающиеся в живых организмах и
лишь мешающие синтезу «правильных». Облучение же смеси ультрафиолетом
приводит к селективному разрушению «мусорных» молекул. Причем начинает
происходить также и дополнительный синтез других необходимых молекул, об1
разование которых не шло без воздействия УФ1излучения.
Фотохимические реакции могли играть существенную роль в синтезе пер1
вичных молекул жизни. Известны многочисленные успешные опыты по синтезу
органических молекул под воздействием ультрафиолета. Также, возможно, важна
10
была роль ультрафиолетовых лучей как фактора отбора. Уже сам факт, что моле1
кулы нуклеиновых кислот в клетках имеют линейную структуру или замкнуты в
кольца, может говорить о значительной роли ультрафиолетового излучения на
этапе образования первых молекул — носителей наследственности. Известно,
что наиболее уязвимы к квантам УФ1излучения именно места ветвления; даже
если квант попадает в линейный участок, обрыв происходит, как правило, не в
этом месте, избыточная энергия передается по цепочке и высвобождается при
обрыве молекулы на месте ее ветвления.
Между тем, УФ1лучи интенсивно поглощаются атмосферой, и следы их вли1
яния на генетический код могут свидетельствовать о низкой плотности атмосфе1
ры во времена возникновения жизни. Если принять, что атмосфера тогда имела
низкую плотность, а озоновый экран отсутствовал вовсе, что естественно, так как
в атмосфере отсутствовал свободный кислород, то интенсивность облучения зем1
ной поверхности ультрафиолетом при условии потока его от Солнца, сопостави1
мого с нынешним, вследствие прозрачности древней атмосферы должна была
быть примерно на два порядка выше. К этому следует добавить, что согласно сол1
нечным моделям поток УФ1излучения от Солнца был все1таки выше современ1
ного на порядок [8]. Таким образом получаем интенсивность УФ1излучения у
земной поверхности примерно на три порядка более высокую, чем современная.
Галактические космические лучи (ГКЛ). На ранних стадиях своей истории
земная поверхность подвергалась воздействию мощных потоков космических лу1
чей, которые являются важным для эволюции жизни мутагенным фактором.
Они способствуют образованию органических веществ в галактических газо1
пылевых облаках. ГКЛ также оказывают влияние на климат на нашей планете.
Производство космических лучей в Галактике пропорционально интенсив1
ности звездообразования, так как ГКЛ образуются преимущественно при взрывах
сверхновых — завершающем этапе эволюции наиболее массивных (и короткожи1
вущих) звезд Галактики. Солнечная система образовалась на пике крупнейшей
вспышки звездообразования (см. рис. 4), произошедшей примерно 3—7 млрд лет
назад. Исходя из данных рис. 4 можно предположить, что в эпоху биогенеза ин1
тенсивность ГКЛ в окрестностях Солнечной системы была примерно в 4 раза вы1
ше современной.
Гигантская метеоритная бомбардировка. Планеты Солнечной системы
прошли через кратковременную стадию гигантской метеоритной бомбардировки
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко
Рис. 4. Зависимость скорости
звездообразования от време1
ни [11], по данным [12] и [13]
11
продолжительностью около 300 млн лет, в ходе которой, в частности, сформирова1
лись глав1ные детали рельефа лун1ной поверхности — лун1ные ударные бассейны,
или «моря» — темные пятна, которые видны на поверхности этой планеты в лун1
ную ночь. Все 15 главных лунных бассейнов образовались в узком временном
промежутке примерно 4,1—3,8 млрд лет назад. Первый и крупнейший в Солнеч1
ной системе лунный бассейн Айткен образовался 4,1 млрд лет назад, последним
3,8 млрд. лет назад образовалось Море Восточное. В промежутке между этими со1
бытиями возникли все остальные лунные бассейны. Следы этой метеоритной
бомбардировки найдены не только на Луне, но и на поверхностях Марса, Мерку1
рия, астероиде Веста, спутниках планет1гигантов и, отчасти, на Земле.
Поток кратерообразующего материала в окрестностях Земли и Луны в это
время был в 30 раз выше, чем за всю остальную историю этих планет (за исклю1
чением времени их образования). Подсчитано [14], что в ходе гигантской метео1
ритной бомбардировки на лунной поверхности возникло свыше 9000 кратеров
диаметром более 16 км, а 76 из них имеют диаметр между 181 и 1440 км. Для про1
межутка времени между 4,1—3,8 млрд лет назад интенсивность производства
кратеров более 16 км в диаметре на Луне составляла 6,13 · 10–13 км2 год–1. Оценки
применительно к Земле дают 9 · 10–13 км2 год–1 при диаметре кратеров больше
18 км. Сравнивая с интенсивностью производства кратеров на Земле в настоящее
время (3,6 · 10–15 км2 год–1 при диаметре больше 20 км) находят, что интенсив1
ность кратерообразования в эпоху гигантской метеоритной бомбардировки была
примерно в 100—500 раз выше, чем сейчас, при том, что наша эпоха также отли1
чается высокой скоростью кратерообразования. Это уникальное по интенсив1
ности событие имеет также названия: «лунный катаклизм», «метеоритный катак1
лизм», «заключительная катастрофическая метеоритная бомбардировка».
Гигантская метеоритная бомбардировка не была ограничена лишь выпадени1
ем крупных кратерообразующих тел. Так же, как и в наше время, большая часть
вещества, поступавшего тогда на планетные поверхности представляла собой бо1
гатую органическими веществами космическую пыль.
Прохождение через галактические спиральные рукава. Солнечная Система не
стоит на месте относительно спиральной структуры Галактики, а, обращаясь во1к1
руг ее центра, периодически пересекает ее спиральные рукава. Из всех прохожде1
ний Солнечной системой фрагментов спиральной структуры наиболее интересны
два самых древних и самых «результативных» прохождения галактических сгуще1
ний вещества. При первом прохождении протосолнечной туманностью 4,38—
4,58 млрд лет назад образовалась Солнечная система и Земля вместе с ней [15].
Примерно 3,8—4,1 млрд лет назад Солнечная система пересекла очередную об1
ласть повышенной звездной плотности [16]. Гравитационные возмущения комет1
ного облака на окраинах Солнечной системы со стороны проходящих звезд и
газопылевых облаков вызвали гигантский кометный ливень, продолжавшийся не1
сколько десятков или сотен млн лет. Кометный поток необычайной силы обрушил1
ся на Луну, Землю и другие планеты, вызвав полную переработку их поверхностей.
Последующие прохождения также сопровождались всплеском бомбардиро1
вок планетных поверхностей, однако уже не такой интенсивности. Тем не менее,
метеоритные бомбардировки имеют четкую периодичность, и гигантская метео1
ритная бомбардировка — лишь одно из звеньев этой периодичности [16]. Такая
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
Жизнь — производная Космоса, Земли и Океана
12
периодичность не может быть объяснена какими1либо процессами в поясе асте1
роидов и, следовательно, астероиды вряд ли могут быть ответственными за пери1
одические метеоритные катаклизмы. В то же время орбиты малых тел (комет) из
внешних окраин Солнечной системы ввиду их слабой гравитационной привязан1
ности к Солнцу очень чувствительны к внешним воздействиям со стороны окру1
жающей Солнечную систему материи. Поэтому любая периодичность в простра1
нственном распределении этой материи на пути следования Солнечной системы
будет вызывать периодические возмущения орбит объектов, находящихся на ее
окраине (в первую очередь комет из облака Оорта), и усиленное их поступление
во внутренние области Солнечной системы.
Особая интенсивность кометных ливней, сопровождающих первые прохожде1
ния Солнечной системы через спиральные рукава Галактики, может быть объясне1
на следующим. Солнечная система образовалась на максимуме звездообразования
в Галактике (см. выше). В то время в окружающем Солнечную систему веществе ве1
лика еще была доля диффузной материи (как в рассеянном виде, так и в виде плот1
ных газопылевых облаков) по отношению к звездам (ведь звезды образовывались
как раз из диффузной материи). А известно, что гравитационное возмущающее
действие газопылевых облаков на кометное облако на окраинах Солнечной систе1
мы сопоставимо (по причине их протяженности) с возмущениями со стороны
звезд даже в нашу эпоху, когда содержание диффузной материи на два порядка пре1
восходит звездную (она почти вся ушла уже на формирование звезд), то есть возму1
щающие возможности диффузной материи гораздо более велики, и она тогда как
раз и преобладала [17]. Также, возможно, было изначальное наличие в кометном
облаке Оорта объектов, особенно удобных для «вытряхивания», рассеявшихся или
выпавших на планетные поверхности в ходе первых прохождений через спираль1
ные рукава Галактики.
Помимо усиленной бомбардировки планетных поверхностей, пребывание в
галактическом рукаве сопровождалось сильным разогревом планетных недр и,
вероятно, их плавлением [16] и усиленной дегазацией.
Отметим также, что основные источники галактических космических лучей
находятся преимущественно в спиральных рукавах Галактики. Это означает, что
прохождение через спиральный рукав сопровождалось также и усилением пото1
ка частиц космических лучей.
Влияние Луны. Известно, что на ранних стадиях существования Солнечной
системы Луна была примерно в 3—10 раза ближе к Земле, чем сейчас. Учитывая,
что величина подъема воды во время приливов обратно пропорциональна кубу
расстояния между планетами, можно утверждать, что приливы тогда были при1
мерно в 10—1000 раз более мощными, чем сейчас (то есть затапливали большую
территорию, может быть в пределах нескольких или нескольких сотен километ1
ров вглубь суши, с интервалом в несколько часов, так как скорость вращения
Земли и, соответственно, частота приливов были изначально примерно в два и
более раза выше нынешней).
Состояние литосферы. Интригующим было поведение самых глубоких пла1
нетных недр.
«Около 4 млрд лет назад произошло кардинальное событие в истории Земли,
связанное с тем, что тепловая волна, идущая из глубин планеты, достигла верх1
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко
13
ней мантии, приведя к ее частичному плавлению, о чем свидетельствуют данные
по геохимии и изотопии раннеархейских коматиитов и базальтов [18]. Высокая
степень плавления архейской астеносферы являлась причиной крупномасштаб1
ного ареального толеитового и коматиитового вулканизма. По мере нарастания
объема вулканизма наступил момент, когда архейская литосфера, нагруженная
тяжелыми коматиитовыми лавами, стала в определенных местах гравитационно
неустойчива и начала погружаться в астеносферу. Над зонами погружения или суб1
дукции возникли многочисленные разновозрастные дуги с известково1щелочным
вулканизмом. Столкновение этих дуг друг с другом привело к образованию пер1
вых небольших протоконтинентов преимущественно тоналитового состава» [19].
Всплеск вулканической активности, приуроченный к этому времени, на1
блюдался также и в отношении других планет. В частности, 4,1—3,8 млрд лет на1
зад в недрах Луны произошла необычайно мощная вспышка тепловыделения,
вызвавшая, вероятно, расплавление ядра у Луны [20].
Именно к эпохе, отстоящей от нас примерно на 4 млрд лет, относят образо1
вание сразу нескольких геосфер: формирование океанической коры и, возмож1
но, первых континентов [19, 21, 22]; а также океана в ходе дегазации земных
недр [23]. Отметим, что и зарождение биосферы соотносят, как правило, с этой
эпохой [3, 4].
Океан. У нас есть определенные основания считать, что жизнь возникла в слое
органического вещества приливно1отливной зоны океана. То есть приливно1от1
ливная зона в определенной мере могла играть роль ловушки для органики. Эф1
фективность ее в этом смысле должна была зависеть от протяженности береговой
линии, степени выположенности берегов и амплитуды приливов и отливов.
Практически общепризнано, что объем океана рос по мере дегазации земных
недр, поэтому на самых ранних стадиях океан занимал очень ограниченную пло1
щадь, постепенно заполняя океаническое ложе. Геохимические данные (эволю1
ционные соотношения 18О/16О в осадочной оболочке Земли) дают основания на1
чинать историю океана с эпохи, отстоящей от нас на 4 млрд лет назад [23]: «Лю1
бая возможная кривая эволюции массы океана указывает на зарождение океана
не ранее 3,9—4,1 млрд лет. 1) Океан образовался отнюдь не сразу после заверше1
ния формирования Земли. Первые полмиллиарда лет водная оболочка на Земле
была не развита, если существовала вообще. 2) Лишь начиная с раннего архея
масса океана стала быстро нарастать и к рубежу 2,0—2,5 млрд лет он сформиро1
вался, вероятно, в объеме, близком к современному.»
Вполне очевидно, что поскольку ранее океан отсутствовал, маловероятно,
чтобы жизнь зародилась в интервале времени до 4,1 млрд лет назад. По мере за1
полнения ложа океана длина его береговой линии возрастала, пока не достигла
некоторой начальной оптимальной величины. Это произошло при прохожде1
нии уровня океанической поверхности через нижний максимум на кривой час1
тот встречаемости высот и глубин (см. рис. 2) на самых ранних стадиях сущест1
вования океана. Береговой органический слой (есть основания считать береговую
линию зоной накопления органики, о чем далее), занимая на то время максимально
возможную площадь, с максимальной эффективностью (в силу своих размеров) вы�
полнял роль химического реактора, осуществлявшего синтез «самовоспроизводя�
щихся молекул».
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
Жизнь — производная Космоса, Земли и Океана
14
Атмосфера. Существует разделяемое многими мнение, что первичная атмо1
сфера, возможно, была существенно более восстановительной и состояла преи1
мущественно из метаново1аммиачно1сероводородной смеси и лишь 3,5 млрд лет
назад стала углекисло1азотной [24]. Считается, что такая высоковосстановитель1
ная атмосфера могла возникнуть в условиях дегазации мантии, содержавшей сво1
бодное железо [25]. Самородное железо действительно находят в древнейших
горных породах, а лунные породы содержат газовые включения с большим про1
центом водорода, что может быть свидетельством восстановительного характера
исходящих из планетных недр газов на начальных этапах их дегазации. Однако
вопрос о существовании первичной высоковосстановительной атмосферы оста1
ется спорным, и возможно, что атмосфера уже изначально была преимуществен1
но углекисло1азотной, подобной современной атмосфере Марса.
Мощные потоки заряженных частиц солнечного ветра и УФ1радиации ра1
зогревали верхние слои атмосферы Земли и планет и приводили к их диссипации
в космическое пространство. Первичные атмосферы планет земной группы по1
видимому попросту частично «выкипали», и мощность их удерживалась на до1
статочно низком уровне. Некоторая обедненность земной атмосферы легкими
благородными газами по отношению к тяжелым и сходная ситуация с изотопным
составом атмосферы могут быть свидетельствами этого процесса диссипации га1
зов в космическое пространство.
Современная атмосфера Земли является достаточно надежным щитом от
внешних влияний. Благодаря наличию озонового слоя жизнь на Земле защище1
на от губительного влияния ультрафиолетового излучения Солнца. Признано,
что озоновый экран отсутствовал в разреженной и лишенной кислорода атмо1
сфере ранней Земли, и атмосфера была прозрачной для ультрафиолетовых лучей.
Современная атмосфера в значительной мере защищает нас и от космичес1
ких лучей. Но на ранних этапах она могла играть роль усилителя их потока. Ин1
тенсивность ГКЛ у земной поверхности зависит от параметров атмосферы. Из
наблюдений известно, что существует диапазон поверхностной плотности атмо1
сферы (5—270 г/см2, рис. 5), при котором атмосфера играет роль усилителя (про1
исходит их размножение, когда одна высокоэнергичная частица может произвес1
ти целый каскад вторичных частиц). При поверхностной плотности атмосферы
55 г/см2 интенсивность ГКЛ повышается в сравнении с исходной более чем в два
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко
Рис. 5. Высотный ход полной интенсивности J косми1
ческих лучей в современной атмосфере Земли (число
импульсов в одиночном счетчике за 1 с), полученный
с помощью ракетных измерений. Каждому значению
высоты соответствует значение поверхностной плот1
ности атмосферы Р. Полная интенсивность косми1
ческих лучей имеет максимум на высоте ~20 км, затем
падает вдвое уже на высоте 50 км и далее остается поч1
ти постоянной, равной интенсивности ГКЛ в меж1
планетном пространстве. Это связано с тем, что в ат1
мосфере происходит размножение частиц за счет их
взаимодействий с ядрами атомов воздуха; вторичные
частицы, достигнув максимума интенсивности, по1
глощаются затем по определенному закону [26]
15
раза, превышая наблюдаемую у поверхности примерно на порядок. Поэтому есть
определенные основания думать, что воздействие ГКЛ на органическое вещест1
во было наиболее интенсивным, скорее всего, когда поверхностная плотность ат1
мосферы достигла именно этого значения, ведь атмосфера прирастала постепен1
но. С учетом более высокой интенсивности ГКЛ в Галактике в целом, можно
предполагать, что интенсивность ГКЛ у земной поверхности в эпоху биогенеза
превышала современную примерно в 40 раз.
Поскольку мы полагаем, что жизнь возникла на самых ранних стадиях суще1
ствования океана, естественно, что ее появление было возможным после созда1
ния в ранней разреженной атмосфере таких термодинамических условий, кото1
рые допускают существование воды в жидком виде. Как известно, жидкая вода
может существовать начиная с давления 4,6 мм рт. ст. при температуре порядка
0 °С. Вероятно, при близких термодинамических условиях и произошло зарожде1
ние жизни. Поскольку основным компонентом атмосферы, по1видимому, был
углекислый газ, хорошо растворимый в жидкой воде, и водная среда первичного
океана изначально играла роль регулятора его содержания в атмосфере, можно
ожидать, что плотность атмосферы удерживалась на этом или близких уровнях
достаточно длительное время. Таким образом поддерживалась высокая чувстви1
тельность среды к космическим излучениям.
Температурные условия. Приток тепла от Солнца на начальных этапах земной
истории, согласно существующим астрофизическим моделям солнечной эволю1
ции, составлял порядка 70 % от нынешнего. Парниковый эффект практически
отсутствовал ввиду слабости атмосферы. Поток эндогенного тепла, поступаю1
щий ныне на поверхность из внутренних частей нашей планеты, в тысячи раз
слабее солнечной радиации. Даже если учесть, что в ходе ранней истории Земли
он был на порядок или два выше, им все равно можно пренебречь. Так же, как
и сейчас, земная поверхность обогревалась практически исключительно сол1
нечным теплом и потому была достаточно холодной и, может быть, покрыта
ледниками.
Существуют биохимические доказательства того, что жизнь возникла в хо1
лодных условиях. В этом плане интересны исследования С. Миллера и М. Леви
[27], которые выдерживали в течение нескольких месяцев стерильные растворы
оснований РНК (аденин, гуанин, цитозин, урацил) при температуре от 0 °С до
100 °С. В кипящей воде эти соединения разлагались, но с разной скоростью. Пери1
од полураспада аденина и гуанина составил 1 год, урацила — 19 лет, цитозина —
19 суток. В то же время при температуре, близкой к нулевой, периоды полураспада
были оценены тысячами и миллионами лет, что вполне достаточно для образова1
ния из них самых сложных цепочек РНК. Отсюда авторы делают вывод о возник1
новении жизни в холодной, близкой к промерзанию среде.
Н. Гальтье и др. [28] путем компьютерного моделирования устойчивости
РНК в условиях разных температур также пришли к выводу, что жизнь на Земле
возникла при низких температурах.
Молекулы наследственности современных организмов сохранили в своем
строении информацию о температурных условиях, в которых формировались их
первопредки. Установлено, что в РНК, молекулы которых представляют собой
цепочку последовательно связанных между собой четырех разновидностей
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
Жизнь — производная Космоса, Земли и Океана
16
нуклеотидов, термоустойчивость связей между одними типами нуклеотидов выше
по сравнению с другими. Существует достаточно четкая зависимость относитель1
ной распространенности этих связей в новообразованных фрагментах геномных
последовательностей от температур окружающей среды, господствовавших в
эпоху, соответствующую образованию этих новых генов. Также и аминокислоты,
которые входят в состав белков, имеют разную термотолерантность, и в разные
эпохи образуются гены, кодирующие белки с разным аминокислотным составом.
Авторы работы [29] на основании этих двух независимых биологических палео1
термометров попытались реконструировать температурные условия, в которых
существовали гипотетические предки царств бактерий, архей и эукариот (мы от1
носимся к эукариотам). Выяснилось, что предки бактерий, предки архей, а также
общий предок бактерий и эукариот были термофилами или гипертермофилами
(обитали при температурах 50—80 °C). В то же время наш общий предок сущест1
вовал в условиях относительно прохладной окружающей среды, возможно близ1
ких к современным. Если учесть, что первые следы архей и бактерий относятся к
архейскому эону, начало которого совпадает и с первыми следами жизни вообще
(и в начале и середине которого, по данным изотопной термометрии, действи1
тельно господствовали очень высокие температуры), то можно предположить,
что прохладные условия соответствуют времени, непосредственно предшествую1
щему архею (вероятной эпохе биогенеза).
Изотопный состав кислорода, содержащегося в древнейших зернах минера1
ла циркона возрастом 4,0—4,4 млрд лет, тоже свидетельствует о прохладных, бо1
гатых влагой условиях, царивших на поверхности ранней Земли [30].
Наконец существуют определенные астрогеологические свидетельства того,
что в эпоху зарождения жизни господствовал в целом холодный климат. Извест1
но, что в истории Земли были и похолодания, и потепления климата. В самом об1
щем случае выделяют теплые термоэры и холодные криоэры (см. рис. 6, а). В ос1
нове этого подразделения лежат преимущественно литологические данные, а
также данные изотопной палеотермометрии. В этом смысле об эпохе биогенеза
известно мало, поскольку практически не сохранилось пород, которые ей соот1
ветствуют. Однако видна некоторая периодичность в чередовании криоэр и тер1
моэр. Согласно этой периодичности эпоха биогенеза предположительно прихо1
дится на криоэру.
Если бы мы могли знать природу периодичности в изменениях климата, мы
могли бы более уверенно судить о климате интересующей нас эпохи. В настоящее
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко
Рис. 6. Связь криоэр с асимметричностью распределения вещества в Галактике: a — изменения
климата в ходе земной истории [31—34]; б — прохождение через спиральные рукава
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
17
время получила значительную популярность галактическая теория климата, раз1
виваемая многими исследователями и успешно объясняющая колебания клима1
та на разных временных масштабах воздействием потока частиц галактических
космических лучей, приходящих к нам из окружающего галактического простра1
нства, на земную атмосферу. Эти частицы ионизуют атмосферу, способствуют
формированию в ней ядер конденсации и, соответственно, облачности и общему
похолоданию климата. Частицы космических лучей распределены в Галактике
неравномерно, повторяя, в целом, распределение вещества в ней, которое, в
свою очередь, отличается значительной неоднородностью. Используя ряд астро1
геологических данных [16], мы реконструировали распределение вещества в Га1
лактике по ходу движения Солнечной системы относительно галактической спи1
ральной структуры (рис. 6, б). Галактика имеет четырехрукавную структуру, и ве1
щество в ней распределено в значительной мере асимметрично, концентрируясь
преимущественно с одной стороны. Более насыщенная веществом сторона Га1
лактики содержит также и больше частиц космических лучей. Как можно видеть
из сопоставления рис. 6, а и 6, б, криоэрам соответствуют прохождения через бо1
лее плотную, насыщенную космическими лучами сторону Галактики. Эпоха био1
генеза как раз соответствует одному из таких прохождений. С одной стороны уве1
личившийся поток космических лучей привел к похолоданию климата, с другой
стороны эти частицы способствуют синтезу органических веществ и являются
важным мутагенным фактором.
Отметим, что значительно более быстрое вращение Земли, а также слабая ат1
мосфера способствовали интенсивным перепадам температур, что, как считает1
ся, ускоряло синтез органических веществ.
Химические условия окружающей среды. В настоящее время не вызывает сом1
нений восстановительный характер среды в условиях ранней Земли (на протя1
жении первых 2,5 млрд лет земной истории). Свидетельством этого является
присутствие в древних обломочных осадках таких минералов, как пирит и ура1
нит, которые термодинамически нестабильны в современной окислительной
обстановке. Также широко распространены среди древнейших осадочных пород
полосчатые железистые кварциты, для образования которых необходимы были
бескислородные восстановительные условия окружающей среды.
Океанические воды, вероятно, были несколько кислее современных по
причине более высокого парциального давления углекислого газа в тогдашней
атмосфере.
В пределах прибрежной зоны эти условия могли значительно варьировать.
Как известно, нуклеиновые кислоты, помимо широко распространенных уг1
лерода, кислорода, водорода и азота, содержат в себе также менее распространен1
ный фосфор. Главным фосфорсодержащим минералом на Земле является апатит,
встречающийся в основном в составе фосфоритов. Существуют значительные
параллели между структурой кристаллической решетки апатитов и структурой
молекул нуклеиновых кислот, что позволяет рассматривать этот минерал как ве1
роятную подложку, структурирующую матрицу при первичном абиогенном син1
тезе нуклеиновых кислот [35—39].
Современные фосфориты образуются, главным образом, у побережий в ре1
зультате химического осаждения фосфата кальция при подъеме (апвеллинге) глу1
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
Жизнь — производная Космоса, Земли и Океана
18
бинных богатых фосфором океанических вод на шельф. Можно предположить,
что и во времена биогенеза существовало подобное явление, сопровождающееся
образованием фосфоритовых илов, песков, галек с возможным последующим
синтезом на них первичных молекул жизни. И в наше время морская биота со1
средоточена в значительной мере в зонах апвеллинга, так, возможно, было и на
начальных этапах истории биосферы, свидетельством чего могут быть, напри1
мер, строматолитовые фосфориты. Таким образом, не исключено, что и в усло1
виях прибрежной зоны океана существовали отдельные ее сегменты, более бла1
гоприятные для зарождения жизни.
Органика. Обычно в качестве наиболее вероятных называют два источника
органики — привнос органического вещества с микрометеоритами из космоса и
синтез органики в пепловых столбах вулканических извержений.
Несколько слов о природе космического органического вещества. К насто1
ящему времени в составе межзвездных облаков обнаружены десятки различных
типов органических молекул, в числе которых встречаются и достаточно слож1
ные, важные предшественники жизни, такие, как формальдегид, некоторые саха1
ра и аминокислоты. Предполагается присутствие и еще более сложных молекул.
До нескольких процентов таких веществ входит в состав межзвездной пыли.
Важнейшими факторами, приводившими к синтезу органических молекул, бы1
ли ГКЛ и, отчасти, УФ1излучение ионизированного космическими лучами во1
дорода [40, 41].
Также большое значение имело наличие твердой фазы, в роли которой выс1
тупали зерна минералов межзвездной космической пыли, на поверхности кото1
рых эти реакции, собственно говоря, и происходили.
После выделения протосолнечной (и далее протопланетной) туманности из
межзвездного газопылевого облака или комплекса, синтез органического веще1
ства продолжался под воздействием все тех же факторов, но в условиях значи1
тельно более плотной среды. О масштабах синтеза говорит хотя бы такой факт:
количество органического вещества, содержащегося в углистых хондритах (ве1
щество которых доминирует среди примитивных остатков протопланетного об1
лака), составляет 1 %. Достаточно сказать, что и сейчас, при всей той активности,
которую современная жизнь проявляет при производстве органических ве1
ществ, концентрация рассеянного органического вещества в широко распрост1
раненных на Земле осадочных горных породах обычно не превышает 1 % (по
массе). К примеру, в глинистых породах — 0,9 %, в песчаных — 0,2 %, и лишь в
нефтяных и газоконденсатных месторождениях — 5—8 % относительно массы
породы1коллектора, а в углях и горючих сланцах — 20—100 %.
Более древняя органика межзвездного происхождения также сохранилась в
метеоритном веществе в значительных количествах (насколько об этом можно
судить по неравновесному изотопному составу и некоторым другим признакам).
Интересен состав органических веществ в метеоритах. Преобладают разной
степени сложности углеводородные молекулы, встречаются также углеводы,
аминокислоты, нуклеиновые основания — вещества, которые составляют осно1
ву жизни. Вещество СМ21типа углистого хондрита Мёрчисон содержит свыше
ста типов аминокислот против 20, входящих в состав белков земной жизни. Об1
наружены также нуклеиновые основания — гуанин, аденин, урацил, пурин,
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко
19
ксантин, гипоксантин и некоторые другие. Помимо этого в этом же метеорите
найдено еще 14 тысяч разнообразных органических соединений [42]. Учитывая
небольшое количество исследованного материала, авторы упомянутого исследо1
вания предполагают, что в этом метеорите должны содержаться еще и миллионы
других органических веществ.
Много углеродсодержащего вещества содержится в недрах комет (до 10 %).
В частности, органику содержит межпланетная пыль, источником которой яв1
ляются разрушающиеся ядра комет (а межпланетная пыль составляет основную
долю в оседающем на земную поверхность космическом материале). Состав
межпланетной (кометной) пыли идентичен составу некоторых типов метеори1
тов (углистых хондритов).
Органический материал обычен и для других объектов Солнечной системы.
Много его содержится на поверхности Титана — спутника Сатурна (углеводород1
ные реки и озера), на поверхностях планетоидов пояса Койпера на окраинах
Солнечной системы, в атмосферах планет1гигантов. Анализ целого ряда марсиа1
нских метеоритов разного возраста показал наличие и в них органического веще1
ства (углеводородов) предположительно вулканического происхождения [43].
Вся совокупность имеющихся данных свидетельствует о том, что образование ор1
ганики в Солнечной системе, в особенности на ранних стадиях развития, было
для нее явлением типичным и массовым.
Нерастворимая фракция в органическом веществе космического происхож1
дения составляет 70—99 %. Массированно выпав на поверхность океана, такие
частицы в значительной мере могли быть вынесены на побережье, отложившись
в виде углеводородных битумоподобных пленок и корок.
Сравнение элементного состава летучей фракции комет с бактериями и мле1
копитающими показывает их значительное сходство [44], что может служить до1
полнительным доводом в пользу важной роли кометного вещества в зарождении
жизни (как, впрочем, говорить и о возможном участии кометного вещества в
формировании ранней атмосферы и гидросферы).
Можно оценить возможный объем органического вещества протобиосферы,
из которого был произведен синтез «живых молекул».
Приток вещества из космоса не был равномерен во времени. С наибольшей
интенсивностью происходил он в ходе гигантской метеоритной бомбардировки
4,1—3,8 млрд лет назад. Так же, как и в наше время, большую часть этого вещест1
ва составляла межпланетная космическая пыль — продукт разрушения комет.
Известно, что частицы космической пыли содержат от долей до 90 % вес. органи1
ческих веществ [45]. Из примерно 30000 тонн космической пыли, выпадающей
ежегодно на земную поверхность, около 15 тонн приходится на органические ве1
щества [45]. Можно оценить, каким был поток органики 4,0 млрд лет назад. В то
время как в нынешнюю эпоху поток микрометеоритов, аккумулируемых лунной
поверхностью, составляет ~4 мкм/см2/млн лет, аналогичный поток на заключи1
тельных этапах гигантской метеоритной бомбардировки превышал современный
в 106 раз [46]. Таким образом на земную поверхность ежегодно выпадало около
15 · 106 тонн органических веществ, или 0,03 тонны органического вещества на
1 км2 в год. (Для сравнения современная полная годовая продукция органическо1
го углерода на квадратный километр по Рили [47] составляет 160 т/км2 в среднем
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
Жизнь — производная Космоса, Земли и Океана
20
для суши и 340 т/км2 для вод открытого океана; общая годовая продукция орга1
нического углерода в целом для Земли составляет 146 · 109 т). Практически вся кос1
мическая органика из той, которая когда1либо выпадала на земную поверхность,
выпала в ходе гигантской метеоритной бомбардировки. Известно, что общая
масса микрометеоритного материала, выпавшего на лунную поверхность в ходе
гигантской метеоритной бомбардировки, составляет ~5 · 1023 г [46]. Следовательно,
на земную поверхность должно было выпасть примерно в 14 раз больше, учитывая
соотношение площадей планет, то есть ~7 · 1024 г вещества, в том числе 3,5 · 1021 г ор1
ганики.
Теперь о вулканической органике. В продуктах вулканических извержений
найдено около 200 органических соединений, из них 99,8 % составляют углеводо1
роды. Также найдены аминокислоты, углеводы, основания нуклеиновых кислот.
Протеканию реакций способствует огромная суммарная площадь извергаемых
частиц пепла, а также значительная ионизация газов в каналах молний, интенсив1
но образующихся в пепло1газовом облаке.
Оценим объем органики, синтезированный к началу биогенеза вулканичес1
кой деятельностью. Исходя из формы гипсографической кривой и возможной
роли береговой линии в образовании жизни можно предположить, что к эпохе
биогенеза из земных недр главным образом в ходе вулканической деятельности
выделилась примерно десятая часть от всей существующей в гидросфере воды —
1,6·1023 г. Используя известное из наблюдений соотношение органических ве1
ществ и воды в продуктах вулканических извержений, равное примерно 1:100,
получаем около 1,6·1021 г органики.
Таким образом, получаем суммарную массу добиосферной органики в пове1
рхностном слое земной коры равной примерно 5 · 1021 г. Для сравнения нынеш1
няя сухая масса живого вещества составляет порядка 1018 г, количество органи1
ческого углерода в осадочных породах земной коры ~1022 г, а углерода в целом —
примерно 5 · 1022 г. Конечно, большая часть добиосферной органики подверглась
безвозвратному захоронению, и лишь некоторая часть ее приняла участие в про1
цессах биогенеза. Можно заметить, что основным источником органики, по1ви1
димому, было все же выпадение космической пыли. Поэтому вряд ли случайным
является давно отмечаемый факт, что наибольшее сходство элементный состав
живого вещества имеет с летучей фракцией комет.
Если упрощенно пренебречь ударным перемешиванием вещества на земной
поверхности и допустить относительно спокойные большую часть времени усло1
вия осаждения на земную поверхность микрометеоритного материала и дегази1
рующейся из земных недр воды и углекислоты и пренебречь вкладом вещества
комет, можно предположить существование в то время окутывающего земную
поверхность многометрового мерзлотного слоя из смеси водно1углекислого льда,
реголита, космической пыли и частиц вулканического пепла. В ходе таяния этого
слоя обогащенная углекислотой и «кислыми дымами» вода извлекала из перво1
бытного грунта органику, образуя достаточно насыщенный раствор органических
веществ. Значительная часть этих веществ была слаборастворима и пребывала в
виде эмульсии или взвеси. Попадая в первичный океан, часть органических ве1
ществ могла быть вынесена к берегу, формируя в прибрежной зоне еще более
концентрированный органический слой.
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко
21
Естественно, все эти цифры носят лишь оценочный характер. Наши значе1
ния могут быть заниженными, поскольку базируются на данных о современных
вулканических эманациях, состоящих, в основном, из паров воды и углекислоты.
Совсем не факт, что так было всегда. Если все же существовала высоковосстано1
вительная атмосфера, содержащая в больших количествах H2, CH4, NH3, H2S,
следовало бы ожидать и гораздо большего содержания органики в продуктах вул1
канических извержений. Отсутствие свободного кислорода также играло значи1
тельную роль, поскольку в ходе современных извержений значительная часть об1
разующихся органических веществ, по1видимому, попросту выгорает. Наши зна1
чения могут быть также и завышенными, поскольку не были учтены неизбежные
потери органического вещества, связанные с погребением его в осадочных отло1
жениях. Тем не менее, в рамках излагаемой здесь гипотезы возникновения жиз1
ни кажется возможным реконструировать количественно физические условия, в
которых это произошло.
Отметим также, что не только микрометеоритный источник органики имеет
космическую природу, но и повышенная интенсивность вулканического источ1
ника органики, пусть и опосредованно, была вызвана космическими факторами
[16]. Выше отмечалась роль ионизирующих космических излучений. Особо сле1
дует отметить уникальную для земной истории активизацию всех этих факторов
на стадии гигантской метеоритной бомбардировки и примерное совпадение с
этим временем первых следов жизни на Земле.
Общая схема биогенеза. Попытаемся реконструировать события, которые
предшествовали и сопутствовали появлению жизни.
4,1—3,8 млрд лет назад произошел мощный всплеск метеоритной бомбарди1
ровки, а также мощный всплеск внутренней активности Земли. Интенсивность
ионизирующих излучений значительно, возможно на порядки, превышала ны1
нешнюю.
Начавшийся 4,1—3,8 млрд лет назад быстрый разогрев планеты под воздей1
ствием внутренних источников тепла привел к активной дегазации ее недр. Ог1
ромные массы выделявшихся в ходе извержений вулканов газов образовали еще
очень слабую атмосферу. Большая часть же их вымерзала и в виде инея из H2O и
CO2 и других газов оседала на земной поверхности и постепенно перемешивалась
с реголитом. В целом, картина была очень похожа на условия, существующие в
районе современных полярных шапок Марса.
Точно так же вместе с изверженными вулканами газами выпадали и накапли1
вались на земной поверхности органические вещества. Факт присутствия орга1
ники в продуктах вулканических извержений давно известен. Аккреция богатой
органикой межпланетной пыли на ранней Земле также дала значительный вклад
в накопление на земной поверхности больших количеств добиологического ор1
ганического материала.
Когда парциальное давление углекислого газа превысило некоторый уро1
вень, достаточный для разогрева поверхности до температуры плавления воды в
результате парникового эффекта или, может быть, таких внешних воздействий,
как падения метеоритов, поверхностный водонасыщенный слой начал подтаи1
вать, и бурные потоки «газированной» и насыщенной кислотами воды понеслись
по мерзлым склонам в низины, унося с собой среди прочего и органический
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
Жизнь — производная Космоса, Земли и Океана
22
материал. Таяние мерзлотного слоя должно было сопровождаться усилением
парникового эффекта, что еще больше повысило температуру его поверхности,
т.е. процесс шел по принципу положительной обратной связи, и, значит, доста1
точно быстро, лавинообразно. Значительная часть скопившейся до этого в ре1
зультате оседания космической пыли, падения метеоритов и вулканической дея1
тельности массы органических веществ были смыты таким образом в первичный
океан, где частично безвозвратно осела на дно, частично растворилась, а частич1
но образовала тонкую «бульонную» пленку на поверхности океана и со временем
была вынесена на побережье. (Подобные процессы выноса происходят, напри1
мер, и ныне при разливе нефти в море. Аналогичный пример — формирование
«береговых аномалий» на побережьях водоемов в ходе послеаварийных выпаде1
ний радиоактивных частиц. Еще нагляднее весенние лужи, окруженные желтой
каймой пыльцы растений).
Приливы значительно способствовали выносу и удержанию органических
веществ в приливно1отливной зоне океана. Каждый квадратный метр прилив1
но1отливной зоны мог удержать (адсорбировать) определенную порцию органи1
ческих веществ. Остальное уносилось в море. Общее количество удерживаемой
органики, таким образом, было пропорционально: а) протяженности береговой
линии, которая сильно изменялась в ходе наполнения чаши океана и достигла
оптимальных значений при заполнении водой равнинного океанического ложа,
чему соответствует прохождение нижнего максимума на кривой частоты встре1
чаемости высот и глубин (рис. 2) и б) ширине приливно1отливной зоны.
Поскольку растительность отсутствовала, происходила усиленная эрозия
рыхлого реголитового грунта и формирование специфических выположенных
амфибиальных берегов — «ни суша, ни море». Изрезанные эрозией пологие бе1
рега еще более увеличивали общую протяженность береговой линии.Обилие
мелких узких бухточек повышало силу приливов, а также и без того пространные
размеры приливно1отливной зоны первичного океана. (Даже сейчас, при ны1
нешних уровнях приливов, на пологих участках береговой линии ширина при1
ливно1отливной зоны может достигать нескольких километров.)
Пологие берега способствовали образованию множества мелких замкнутых
бассейнов в литоральной зоне во время отлива, дополнительно увеличивая гра1
ницу между морем и сушей. Учитывая низкую плотность атмосферы, можно
предположить, что вода в них стремительно высыхала, что способствовало нали1
панию органических пленок по периметру этих водоемов. Отметим, что Ч. Дар1
вин, избегавший открыто высказываться по вопросам происхождения жизни, в
частной переписке тем не менее высказал предположение, что жизнь могла заро1
диться в маленьком пруду на берегу моря. Литоральные лужи (отливные лужи,
или «лужи Дарвина»), а речь идет именно о них, были хорошо ему знакомы со
времен студенческой практики, — там он собирал материал для своих коллекций.
Современные литоральные лужи показаны на рис. 7.
Об экпериментальных подтверждениях возникновения жизни на литорали.
В работе [49], посвященной опытной реконструкции наиболее вероятных внеш1
них условий биогенеза, было найдено: самые сложные органические соединения
образуются на твердой поверхности в тонкой пленке воды, насыщенной органи1
ческим веществом, при быстром падении температуры и последующем внезап1
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко
23
ном облучении ультрафиолетом. При этом авторы считают, что такие условия
должны были создаваться в горячих источниках. Мы же считаем, что это опи1
сание соответствует скорее условиям приливно1отливной зоны. Твердая поверх1
ность, пленка воды, насыщенная органическим веществом, резкие падения
температур ночью (почти лунных масштабов в условиях низкого атмосферного
давления), всплеск ультрафиолетового излучения на рассвете, — все это соответ1
ствует берегам древнего океана.
Таким образом приливно1отливная зона океана на некоторое, в геологичес1
ком смысле достаточно короткое, время превратилась в зону высокой концент1
рации органики. Возможно, следы завершительных этапов существования этой
первичной литоральной зоны высокой концентрации органических веществ со1
хранились в древнейших остатках осадочных пород, сформированных под воз1
действием древних приливов. По крайней мере именно так выглядят «отпечатки»
древнейшего прилива, обнаруженные недавно австралийскими и американскими
геофизиками в 3,21миллиардолетнего возраста песчаниках Южной Африки, —
они сохранили сформированную приливными течениями слоистость в виде тем1
ных, богатых углеродом, и светлых участков [50].
Органическое вещество, находящееся в этой зоне, подвергалось воздействию
высоких доз ионизирующей радиации (космические лучи, ультрафиолет), что со1
провождалось структурными изменениями в органических молекулах, их распа1
дом при поглощении энергии ионизирующих излучений и последующим взаимо1
действием обломков (свободных радикалов и ионов) друг с другом с образованием
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
Жизнь — производная Космоса, Земли и Океана
Рис. 7. Литоральные лужи (Печенгский район, Мурманская обл., РФ)
24
все новых и новых форм органических соединений. Мощные приливы, «размазы1
вая» органику тонким слоем в приливно1отливной зоне, способствовали увеличе1
нию удельных доз радиации, приходящихся на единицу массы органического ве1
щества, что особо существенно в случае ультрафиолета.
Иногда приводят сравнение: вероятность возникновения жизни подобна
вероятности того, что набор типографского шрифта, сброшенный с крыши не1
боскреба, сложится в страницу романа «Война и мир». Эта вероятность не равна
нулю — для достижения успешного результата всего лишь нужно одновременно
сбрасывать как можно большее число наборов типографского шрифта (количе1
ство органики должно быть очень большим) и делать эти броски как можно ча1
ще (т.е. темпы перебора вариантов сочленения молекул должны быть предельно
интенсивными).
Космические ионизирующие излучения были важнейшим «мутагенным»
фактором, обеспечившим непрерывным дроблением и синтезом все новых и но1
вых молекул последовательное «сбрасывание шрифта» столько раз, сколько по1
надобилось для образования самовоспроизводящихся молекул и молекулярных
комплексов. Именно для этого нужна была максимально возможная интенсив1
ность космических излучений, протяженная пологая береговая линия и мощные
приливы.
Способность к самовоспроизводству (т.е. возникновение механизма наслед1
ственности) резко повысила выживаемость таких молекул. Новые мутации уже
теперь самокопирующихся молекул приводили к появлению все более совершен1
ных механизмов их воспроизводства. В протобиосфере, состоявшей из косных
органических молекул, зародилась первичная, молекулярная биосфера, нечто,
подобное тому, что сейчас принято называть «мир РНК» [51], состоящая из само1
воспроизводящихся молекул (точнее следовало бы говорить систем, простейшие
из которых представляли, вероятно, просто совокупность самовоспроизводя1
щихся молекул — РНК или чего1нибудь подобного — и достаточного количества
строительных блоков — нуклеотидов — и, вероятно, катализаторов (частички
глинистых минералов, белковые молекулы и т.п. в пределах «одной капли»).
Таким образом, на самых ранних стадиях эволюции планеты, одновременно
с образованием первичного океана в приливно1отливной зоне вокруг него сфор1
мировался пояс повышенной концентрации органических веществ абиогенной,
естественно, природы — своеобразная протобиосфера, — обладающий рядом
уникальных свойств:
• наличием механизмов концентрации и синтеза органических веществ;
• наличием мощного «мутагенного» фактора, постоянно видоизменяющего
эти вещества.
Изменения, происходящие в органических веществах при облучении их ио1
низирующей радиацией, достаточно хорошо изучены. Для нас важно, что отло1
жившееся органическое вещество содержало некоторое количество нуклеино1
вых оснований и простейших цепочек нуклеиновых кислот. По крайней мере их
находят в продуктах вулканических извержений. Эти и синтезируемые заново
нуклеиновые кислоты подвергались радиационно1химическим воздействиям:
происходила полимеризация нуклеотидов с образованием полинуклеотидных
цепочек, далее следовали разрывы цепочек, устранение ветвлений, отделение
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко
25
мелких фрагментов и отдельных нуклеотидов, повторное их сцепление, моди1
фикация углеводных частей и азотистых оснований их молекул… Установился
своеобразный цикл биогенеза, состоящий в последовательном привносе орга1
ники в зону биогенеза в ходе приливов и последующих ее экспозиции и преоб1
разовании в ходе отливов. В этом цикле перманентной трансформации молекул
под воздействием ионизирующих излучений и возникли, вероятно, первые «жи1
вые молекулы».
Когда на Земле возникла биосфера? Изучение истории внешних оболочек Зем1
ли, эволюции ее глобального рельефа дает принципиальную возможность датиро1
вать время, когда зарождение жизни на Земле было наиболее вероятным.
Если придерживаться предлагаемой нами гипотезы (назовем ее приливно1
радиационной) происхождения жизни, предполагающей, что жизнь возникла
как результат внешних, внеземных, воздействий, можно предположить, что с на1
ибольшей вероятностью жизнь могла возникнуть в эпохи, когда эти воздействия
были максимальными, а Земля наиболее чувствительна к ним.
Под внешними воздействиями здесь понимается прежде всего ионизирую1
щая радиация — ультрафиолетовое излучение Солнца и галактические космичес1
кие лучи, а также действие лунных приливов и выпадение содержащей органику
космической пыли. Под чувствительностью нашей планеты к этим воздействиям
подразумевается состояние атмосферы, которая могла трансформировать эти
воздействия различным образом, и состояние органического вещества, в отно1
шении которого, собственно, и осуществлялось воздействие.
Интенсивность таких факторов, как ионизирующее электромагнитное излу1
чение Солнца, лунные приливы, была всегда достаточно высокой в течение вре1
мени до 3,8 млрд лет назад и постепенно ниспадала. В то же время такие факто1
ры, как ГКЛ, выпадение богатой органикой космической пыли, вулканическая
активность (и дегазация) земных недр, термодинамическое состояние атмосфе1
ры (возможность существования жидкой воды и усиления потока ГКЛ, темпера1
туры, благоприятные для сохранения органических молекул), оптимальный для
биогенеза объем океана с протяженными пологими берегами, испытали необы1
чайно резкое и относительно кратковременное усиление. Оно имело, возможно,
общие причины, связанные с присутствием Земли в галактическом спиральном
рукаве, в промежутке времени примерно 4,1—3,8 млрд лет назад. Поскольку за1
ключительная стадия этого временного промежутка соответствует в том числе и
биологическим свидетельствам возникновения жизни, мы склонны считать, что
именно в этом временном диапазоне она и возникла. (Очевидно, все1таки, что
уникальный по интенсивности всплеск потенциальных биогенетических факто1
ров не просто совпадает с первыми свидетельствами появления жизни, а являет1
ся причиной ее появления.)
Примечательно следующее. Солнечная система возникла в эпоху макси1
мального звездообразования в Галактике. Именно в это время в ней возникало
максимальное количество планет, в том числе и потенциально пригодных для
жизни. Тогда же происходило с максимальной интенсивностью производство га1
лактических космических лучей, которые могли быть важным фактором проис1
хождения жизни. Звезды, подобные Солнцу, эволюционируют сходным образом,
им всем свойственна ранняя стадия, характеризующаяся высоким уровнем иони1
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
Жизнь — производная Космоса, Земли и Океана
26
зирующих излучений. Особенностью развития протопланетных облаков являет1
ся формирование кометного облака из их остатков на далеких окраинах планет1
ной системы. Эти кометные облака планетных систем были подвержены более
интенсивным гравитационным пертурбациям со стороны внешнего окружения
(т. к. большей была пропорция диффузной материи, воздействие которой в этом
плане более интенсивно). Таким образом обеспечивалось более интенсивное
поступление органических веществ во внутренние части планетных систем и на
находившиеся там землеподобные планеты. Можно предположить, что не толь1
ко нашей планете была свойственна особая эпоха максимально вероятного за1
рождения жизни, но и вся Галактика проходила такую эпоху. А поскольку наша
Галактика достаточно типична для Вселенной, то это предположение можно пе1
ренести и на всю доступную нам часть Вселенной.
Выводы
Главным источником органического вещества протобиосферы
могли быть аккреция межпланетной пыли и вулканические извержения. Эффек1
тивность всего процесса зависела от наличия буфера, в котором происходило бы
массовое накопление органики, предваряющее собственно стадию биогенеза. Та1
ким буфером мог быть поверхностный мерзлотный слой, насыщенный конден1
сатом вулканических газов и микрометеоритным веществом, возникший в низко1
температурных условиях ранней Земли. Потепление, вызванное парниковым эф1
фектом растущей атмосферы, или какое1нибудь внешнее воздействие привели к
таянию богатого органикой водонасыщенного мерзлого слоя и образованию пер1
вичного океана. Этот процесс сопровождался формированием на стыке моря и
суши в приливно1отливной зоне слоя, насыщенного органическими вещества1
ми. В этом слое под воздействием ионизирующих излучений (ультрафиолетовое
излучение Солнца, космические лучи) шли радиохимические реакции, привед1
шие к образованию первых самовоспроводящихся молекул («Мир РНК») и их
дальнейшему эволюционированию в клеточную жизнь. Поскольку синтез таких
молекул в естественных условиях был малоэффективным, его результативность
сильно зависела от общей массы органических веществ, участвующих в реакци1
ях, интенсивности излучений и физических размеров (ширины и протяженнос1
ти) зоны протекания реакций. Размеры этой зоны определялись распределением
частот встречаемости высот и глубин земной поверхности, а также мощностью
лунных приливов, воздействовавших на первичный океан. 4,1—3,8 млрд лет на1
зад на Земле сложились уникальные условия, когда интенсивность главных
действующих факторов биогенеза (поступление органических веществ, сила лун1
ных приливов, интенсивность космических ионизирующих излучений), а также
состояние литосферы, океана и атмосферы были наиболее благоприятными для
зарождения жизни. Мы не исключаем, что не только Земле был свойственен ог1
раниченный временной промежуток максимальной вероятности возникновения
жизни, но также и вся Галактика (а может быть и Вселенная) проходила через та1
кую ограниченную во времени эпоху биогенеза.
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко
27
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. — М.: Наука, 1989. — 261 с.
2. Вернадский В.И. Начало и вечность жизни. — М.: Республика, 1989. — 704 с.
3. Schidlowski M.A. A 3,8001million1year isotopic record of life from carbon in sedimentary rocks //
Nature. — 1988. — V.333, № 6171. — P. 313—318.
4. Eigen M., Lindemann B.F., Tietze M., et al. How old is the genetic code? Statistical geometry of
tRNA provides an answer // Science. — 1989. — V.244, № 4905. — P. 673—679.
5. Нейман В.Б. Сравнительная характеристика гипсографических данных некоторых планет //
Земля во Вселенной. — М.: Мысль, 1964. — С. 322—330.
6. Comins N.F. What if the Moon didn't exist? // Universe Classroom. — 1996. — №. 33. — P. 1—4.
7. Banin, A., Navort, J. Origin of life: clues from relations between chemical compositions of living
organisms and natural environments // Science. — 1975. — V. 189. — P. 550—551.
8. Ghdel M. The Sun in time: activity and environment // The Living Reviews in Solar Physics. —
2007. — V. 4, № 3.
9. Mulkidjanian A.Y., Cherepanov D.A., Galperin M.Y. Survival of the fittest before the beginning of
life: selection of the first oligonucleotide1like polymers by UV light // BMC Evolutionary Biology. —
2003. — 3, №12; http://www.biomedcentral.com/content/pdf/1471—2148—3—12.pdf
10. Powner M.W., Gerland B., Sutherland J.D. Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in pre1
biotically plausible conditions // Nature. — 2009. — V. 459. — P. 239—242.
11. Панов А.Д. Универсальная эволюция и проблема поиска внеземного разума (SETI). — М.:
ЛКИ, 2008. — 208 с.
12. Twarog B.A. The chemical evolution of the solar neighborhood. II — The age1metallicity relation
and the history of star formation in the galactic disk // Astrophys. J. — 1980. — V. 242, Part 1. —
P. 242—259.
13. Meusinger H. Interpretation of the frequency distribution of isochrone ages of nearby F and G stars //
Astrophys. and Space Sci. — 1991. — V. 182, № 1. — P. 19—34.
14. Barlow N.G. Estimating the terrestrial crater production rate during the late heavy bombardment
period // Abstracts for the International workshop on meteorite impact on the early Earth.
Workshop held in Perth, Australia, September 21—22, 1990. — Houston, TX: Lunar and Planetary
Institute. — P. 4.
15. Марочник Л.С. Исключительно ли положение Солнечной системы в Галактике? // Приро1
да. —1982. — № 6. — С. 24—30.
16. Макаренко А.Н. Космический фактор «избыточного» тепловыделения в недрах Земли и
планет. Ст. 1. Космические ритмы в геологической летописи // Геол. журн. — 2011. — № 3. —
С. 116—130.
17. Hut P., Tremaine S. Have interstellar clouds disrupted the Oort comet cloud? // Astron. J., — 1985. —
V. 90. — P. 1548—1557.
18. Конди К. Архейские зеленокаменные пояса. — М.: Мир, 1983. — 390 с.
19. Лобковский Л.И., Котелкин В.Д. Двухярусная термохимическая модель конвекции мантии
и ее геодинамические следствия. // Электрон. научн. журн. Вестн. ОГГГГН РАН. — 1999. —
№ 3.
20. Ранкорн С.К. Древнее магнитное поле Луны // В мире науки. — 1988. — № 2. — С. 18—27.
21. Гудвин А.М. Гигантская метеоритная бомбардировка и развитие континентальной земной
коры // В кн.: Ранняя история Земли. Под ред. Б.Уиндли. — М.: Мир, 1980. — С. 87—107.
22. Жарков В.Н. Об истории лунной орбиты. // Астрон. Вестн. — 2000. — Т. 34, № 1. — С. 1—12.
23. Галимов Э.М. О возникновении и эволюции океана по данным об изменениях 18О/16О оса1
дочной оболочки Земли в ходе геологического времени // Доклады АН СССР. — 1988. —
Т. 299, № 4. — С. 977—981.
24. Urey H.C. The atmospheres of the planets // In Handbuch d. Physik. — Berlin: Springer, 1969. —
P. 363—418.
25. Holland H.D. Model for the evolution of the Earth's atmosphere // In Petrologic Studies, A Volume
in Honor of A.F.Buddington. — New York: Geological Society of America, 1962. — P. 447—477.
26. Мирошниченко Л.И. Космические лучи в межпланетном пространстве. — М.: Наука. — 160 c.
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
Жизнь — производная Космоса, Земли и Океана
28
27. Miller S., Levy M. The stability of the RNA bases: Implications for the origin of life // Proceedings
of the National Academy of Sciences. — 1998. — V. 95, № 14. — P.7933—7938.
28. Galtier N., Tourasse N., Gony M. A Nonhyperthermophilic Common Ancestor to Extant Life
Forms // Science. — 1999. — V. 283, № 5399. — P. 220—221.
29. Boussau B., Blanquart S., Necsulea A. et al. Parallel adaptations to high temperatures in the
Archaean eon // Nature. — 2008. V. — 456. — P. 942—945.
30. Valley J.W. A Cool Early Earth? // Scientific American. — 2005. — № 10. — P. 58—65.
31. Янг Г. Древнейшие ледниковые периоды в докембрии // В кн. Зимы нашей планеты. Под
ред. Б.Джона. — М.: Мир, 1982. — С. 135—164.
32. Джон Б. Ритм, причина и прогноз // В кн. Зимы нашей планеты. Под ред. Б.Джона. — М.:
Мир, 1982. — С. 282—298.
33. Kirschvink J.L., Gaidos E.J., Bertani L.E. et al. Paleoproterozoic snowball Earth: Extreme climatic
and geochemical global change and its biological consequences // Proc. of Natl Acad. Sci. — 2000. —
V. 97 № 4. — P. 1400.
34. Ohmoto H., Felder R.P. Bacterial activity in the warmer sulphate—bearing, Archaean oceans //
Nature. — 1987. — V. 328. — P. 244.
35. Кольцов Н.К. Организация клетки. — М.: Биомедгиз, 1936. — 189 с.
36. Чернобровкин В.В., Костецкий Э.Я. Модель механохимического синтеза апериодических
кристаллов — протобиологические системы в сейсмических процессах // Междунар.
конф. «Эволюционная биохимия и происхождение жизни». — Ереван, 1978. — С. 12.
37. Костецкий Э.Я., Алексаков С.А. О возможности синтеза нуклеопротеинов на матрице апа1
тита // Докл. АН СССР. — 1981. — Т. 260. — С. 1013—1018.
38. Костецкий Э.Я. Как возникла жизнь // Вестн. Тихоокеан. гос. экон. ун1та. — 2008. — № 1. —
С. 79—101.
39. Костецкий Э.Я. О происхождении жизни и возможности формирования протоклеток и их
структурных элементов на кристаллах апатита // Журн. эвол. биохим. физиол. — 1999. —
Т. 35. — С. 249—256.
40. Chang S. Life in the Universe // Organic Chemical Evolution. Proceedings of a conference held at
NASA Ames Research Center Moffett Field, California / Ed. J. Billingham. Washington D.C.:
NASA Conference Publication 2156, Scientific and Technical Information Branch, NASA. —
1979. — P. L21—46.
41. Отрощенко В.А., Алексеев В.А., Рябчук В.К. Неравновесные процессы синтеза органическо1
го вещества в межзвездных газо1пылевых облаках // Успехи биол. химии. — 2002. — Т. 42. —
С. 295—239.
42. Schmitt�Kopplina P., Gabelicab Z., Gougeonc R.D.et al. High molecular diversity of extraterrestrial
organic matter in Murchison meteorite revealed 40 years after its fall // Proc. Natl Acad. Sci. USA. —
2010. — V. 107, № 7. — P. 2763—2768.
43. Steele A., McCubbin F.M., Fries M. et al. A reduced organic carbon component in martian basalts //
Science. — 2012. — V. 337, № 6091. — P. 212—215.
44. Войткевич Г. В. Возникновение и развитие жизни на Земле. — М.: Наука, 1988. — 144 с.
45. Flynn G.J., Keller L.P., Jacobsen C., Wirick S. An assessment of the amount and types of organic
matter contributed to the Earth by interplanetary dust // Advances in Space Res. — 2004. — V. 33,
Issue 1. — P. 57—66.
46. Maurette M., Matrajt G., Gounelle M. et al. «Juvenile» KBOs dust and prebiotic chemistry / Frontiers
of life. Proc. XIIth Recountres de Blois. — The Gioi Publishers, Hanoi, 2003. — P. 7—22.
47. Мейсон Б. Основы геохимии. — М., Недра, 1971. — 312 c.
48. Литоральные лужи (Печенгский район, Мурманская обл., РФ), http://www.geolocation.ws/
v/P/25032822/—/en.
49. Флоровская В. Н., Пиковская Ю. И., Раменская М. Е. Предбиологическая эволюция углеро1
дистых веществ на ранней земле. Геологический аспект. — М. : Либроком, 2012. — 224 с.
50. Eriksson K.A., Simpson E.L. Quantifying the oldest tidal record: the 3.2 Ga Moodies Group,
Barberton greenstone Belt, South Africa // Geology. — 2000. — V. 28. — P. 831—834.
51. Спирин А.С. Биосинтез белков, мир РНК и происхождение жизни. // Вестн. Рос. Акад. На1
ук. — 2001. — Т.71, №4. — С. 320—328.
Статья поступила 05.12.2012
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко
29
В.М. Шестопалов, О.М. Макаренко
ЖИТТЯ — ПОХІДНА КОСМОСУ, ЗЕМЛІ ТА ОКЕАНУ
Життя на Землі виникло в припливно1відливній зоні на стику моря та суходолу при еволюції
органічної речовини під впливом космічних іонізуючих випромінювань, у холодних, близь1
ких до промерзання умовах. Холодне середовище, а також потужні місячні припливи та
виположені ландшафти сприяли концентрації органіки в межах припливно1відпливної зони
(латералі) первинного океану. Джерелами органічної речовини могли бути вулканічні вивер1
ження і випадіння (акреція) міжпланетного пилу. Інтенсивність іонізуючих випромінювань,
надходження органіки і ряд інших факторів мали максимуми, приблизно відповідні часу
3,8—4,1 млрд років тому, що відповідає також і біологічним даним про час зародження жит1
тя. Існувала особлива епоха максимальної ймовірності виникнення життя, коли чинники,
які цьому сприяли, діяли з максимальною силою. Це відноситься як до Землі, так і, можли1
во, інших місць у Всесвіті.
Ключові слова: біогенез, зовнішні умови біогенезу, припливно�радіаційна гіпотеза поход�
ження життя
V.M. Shestopalov, A.N. Makarenko
LIFE — A DERIVATIVE OF THE COSMOS, EARTH AND OCEAN
Life on the Earth arose in the intertidal region at the junction of land and sea during evolution of organ1
ic substance under the influence of cosmic ionizing radiation, in cold conditions close to freezing. Cold
environment, as well as strong lunar tides and gentle landscapes contributed to concentration of organ1
ics within the intertidal zone (the lateral) of the primary ocean. Volcanic eruptions and deposition
(accretion) of interplanetary dust could serve as the sources of organic substance. The intensity maxima
of ionizing radiation, organic revenues and other factors supposedly took place 3.8—4.1 billion years ago
that also corresponds to the biological data on life birth. Apparently, there existed a special epoch with
maximum probability of life appearance, when the facilitating factors affected with the utmost force.
This refers both to the Earth and possibly other locations in the Universe.
Keywords: biogenesis, external conditions of biogenesis, tidally�radiational hypothese of the
origin of life
ISSN 1999�7566. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2013. № 2
Жизнь — производная Космоса, Земли и Океана
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99501 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1999-7566 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:29:44Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Відділення морської геології та осадочного рудоутворення НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шестопалов, В.М. Макаренко, А.Н. 2016-04-29T14:36:43Z 2016-04-29T14:36:43Z 2013 Жизнь — производная Космоса, Земли и океана / В.М. Шестопалов, А.Н. Макаренко // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. — 2013. — № 2. — С. 5-29. — Бібліогр.: 51 назв. — рос. 1999-7566 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99501 550.7 Жизнь на Земле возникла в приливно-отливной зоне на стыке моря и суши в ходе эволюции органического вещества под воздействием космических ионизирующих излучений, в холодных, близких к промерзанию условиях. Холодная среда, а также мощные лунные приливы и выположенные ландшафты способствовали концентрации органики в пределах приливно-отливной зоны (латерали) первичного океана. Источниками органического вещества могли быть вулканические извержения и выпадение (аккреция) межпланетной пыли. Интенсивность ионизирующих излучений, поступление органики и ряд других факторов имели максимумы, примерно соответствующие времени 3,8—4,1 млрд лет назад, что соответствует также и биологическим данным о времени зарождения жизни. По-видимому, существовала особая эпоха максимальной вероятности возникновения жизни, когда способствующие этому факторы действовали с максимальной силой. Это относится как к Земле, так и, возможно (в более широком временном диапазоне), к другим местам во Вселенной. Життя на Землі виникло в припливно-відливній зоні на стику моря та суходолу при еволюції органічної речовини під впливом космічних іонізуючих випромінювань, у холодних, близьких до промерзання умовах. Холодне середовище, а також потужні місячні припливи та виположені ландшафти сприяли концентрації органіки в межах припливно-відпливної зони (латералі) первинного океану. Джерелами органічної речовини могли бути вулканічні виверження і випадіння (акреція) міжпланетного пилу. Інтенсивність іонізуючих випромінювань, надходження органіки і ряд інших факторів мали максимуми, приблизно відповідні часу 3,8—4,1 млрд років тому, що відповідає також і біологічним даним про час зародження життя. Існувала особлива епоха максимальної ймовірності виникнення життя, коли чинники, які цьому сприяли, діяли з максимальною силою. Це відноситься як до Землі, так і, можливо, інших місць у Всесвіті. Life on the Earth arose in the intertidal region at the junction of land and sea during evolution of organic substance under the influence of cosmic ionizing radiation, in cold conditions close to freezing. Cold environment, as well as strong lunar tides and gentle landscapes contributed to concentration of organics within the intertidal zone (the lateral) of the primary ocean. Volcanic eruptions and deposition (accretion) of interplanetary dust could serve as the sources of organic substance. The intensity maxima of ionizing radiation, organic revenues and other factors supposedly took place 3.8—4.1 billion years ago that also corresponds to the biological data on life birth. Apparently, there existed a special epoch with maximum probability of life appearance, when the facilitating factors affected with the utmost force. This refers both to the Earth and possibly other locations in the Universe. ru Відділення морської геології та осадочного рудоутворення НАН України Геология и полезные ископаемые Мирового океана К 150-летию со дня рождения В.И. Вернадского Жизнь — производная Космоса, Земли и океана Життя — похідна Космосу, Землі і Океану Life — the derivative of the Cosmos, Earth and Ocean Article published earlier |
| spellingShingle | Жизнь — производная Космоса, Земли и океана Шестопалов, В.М. Макаренко, А.Н. К 150-летию со дня рождения В.И. Вернадского |
| title | Жизнь — производная Космоса, Земли и океана |
| title_alt | Життя — похідна Космосу, Землі і Океану Life — the derivative of the Cosmos, Earth and Ocean |
| title_full | Жизнь — производная Космоса, Земли и океана |
| title_fullStr | Жизнь — производная Космоса, Земли и океана |
| title_full_unstemmed | Жизнь — производная Космоса, Земли и океана |
| title_short | Жизнь — производная Космоса, Земли и океана |
| title_sort | жизнь — производная космоса, земли и океана |
| topic | К 150-летию со дня рождения В.И. Вернадского |
| topic_facet | К 150-летию со дня рождения В.И. Вернадского |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99501 |
| work_keys_str_mv | AT šestopalovvm žiznʹproizvodnaâkosmosazemliiokeana AT makarenkoan žiznʹproizvodnaâkosmosazemliiokeana AT šestopalovvm žittâpohídnakosmosuzemlííokeanu AT makarenkoan žittâpohídnakosmosuzemlííokeanu AT šestopalovvm lifethederivativeofthecosmosearthandocean AT makarenkoan lifethederivativeofthecosmosearthandocean |